JP6798044B2 - Ethylene separation process and separation equipment - Google Patents
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Description
本出願は、２０１７年６月８日付で出願された韓国特許出願１０−２０１７−００７１３１５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。 This application claims the benefit of priority under Korean Patent Application No. 10-2017-0071315 filed on June 8, 2017, and all the contents disclosed in the document of the Korean patent application are described in this specification. Incorporated as part of the book.
本発明は、アセチレン、エタン、エチレンおよびＣ３＋を含む混合物からのエチレンを分離する工程に関し、より詳細には、工程効率がより向上したエチレン分離工程に関する。 The present invention relates to a step of separating ethylene from a mixture containing acetylene, ethane, ethylene and C3 +, and more particularly to an ethylene separation step with improved process efficiency.
エチレンは、広範な化学材料を製造する基礎原料であり、蒸気が存在する分解炉（ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）の中で炭化水素の熱分解によって産業的に製造される。様々な成分を含む分解炉流出物ストリームは、通常、洗浄され、水を除去するために乾燥され、圧縮されてオレフィン回収部を通過することで、エタン、プロピレン、プロパンなどの他の軽質の炭化水素からエチレンが分離される。 Ethylene is the basic raw material for the production of a wide range of chemical materials and is industrially produced by the thermal decomposition of hydrocarbons in cracking furnaces where steam is present. Decomposition effluent streams containing various components are usually washed, dried to remove water, compressed and passed through an olefin recovery section to allow other light hydrocarbons such as ethane, propylene, propane, etc. Ethylene is separated from hydrogen.
分解炉流出物からの混合物の分離順序は、脱メタンカラム（ＤｅＣ１）、脱エタンカラム（ＤｅＣ２）、または脱プロパンカラム（ＤｅＣ３）によって開始することができる。例えば、脱メタンカラム−優先（ｆｉｒｓｔ）分類工程で、分解炉（ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）からの流出物が冷却および押出された後、脱メタンカラムに流入されて、メタンと軽質化合物が除去される。脱メタンカラムの底部の流出物が、脱エタンカラムに供給される。 The order of separation of the mixture from the cracker effluent can be initiated by a demethane column (DeC1), a deethane column (DeC2), or a depropane column (DeC3). For example, in the demethane column-first classification step, the effluent from the cracking furnace is cooled and extruded and then flowed into the demethane column to remove methane and light compounds. The effluent at the bottom of the demethane column is fed to the deethane column.
脱エタンカラムは、脱メタンカラムの底部の流出物を、蒸気として脱エタンカラムのオーバヘッドから流出されるＣ２と軽質化合物、また脱エタンカラムの底部から流出される重質化合物を含む部分に分離する。脱エタンカラムの底部は、重質化合物を分離するために処理される。オーバヘッドＣ２は、アセチレンコンバータ（ＡＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に送られて、アセチレンをエタンとエチレンに転換することができ、または他の方法として、アセチレン回収装置に送られて、エタンとエチレンからアセチレンを分離することができる。前記反応器または回収装置の流出物が、Ｃ２分離器（Ｃ２ ｓｐｌｉｔｔｅｒまたはＣ２ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｒ）に供給されて、エチレンとエタンに分離され得る。 The de-ethane column separates the effluent from the bottom of the demethane column into a portion containing C2 and a light compound flowing out from the overhead of the de-ethane column as vapor and a heavy compound flowing out from the bottom of the de-ethane column. The bottom of the deethane column is treated to separate heavy compounds. The overhead C2 can be sent to an acetylene converter (AC Converter) to convert acetylene to ethane and ethylene, or otherwise sent to an acetylene recovery device to separate acetylene from ethane and ethylene. Can be done. The effluent from the reactor or recovery device can be fed to a C2 splitter (C2 splitter or C2 fractionator) and separated into ethylene and ethane.
Ｃ２分離器でエチレン生産量を増加させるための様々な努力があったが、既存設備の限界によってボトルネックにかかっていることが多く、既存設備を取り替えるためには多額の費用がかかるという問題がある。例えば、アセチレンコンバータが脱メタンカラムの前段に位置する工程では、脱エタンカラムの上部に第２の脱エタン装置を備えることで、より高純度のエチレンを含む流出物をエチレン分離器に供給するＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２工程が使用されているが、この工程は、アセチレンコンバータが脱エタンカラムの後段に存在する工程には、エチレン製品からアセチレンを分離することができないため、活用が困難であるという問題がある。 There have been various efforts to increase ethylene production with C2 separators, but there are many bottlenecks due to the limitations of existing equipment, and there is the problem that it costs a lot of money to replace existing equipment. is there. For example, in the step where the acetylene converter is located in front of the demethane column, an advanced DeC2 that supplies a effluent containing higher purity ethylene to the ethylene separator by providing a second deethane device on the deethane column. Although a process is used, this process has a problem that it is difficult to utilize it because acetylene cannot be separated from the ethylene product in the process in which the acetylene converter is present in the subsequent stage of the deethane column.
本発明が解決しようとする技術的課題は、アセチレンコンバータが脱エタンカラムの後段に位置する工程で既存の設備を取り替えることなく、経済的にエチレンの生産量を増やすことができるエチレン分離工程を提供することにある。 The technical problem to be solved by the present invention is to provide an ethylene separation process capable of economically increasing ethylene production without replacing existing equipment in the process in which the acetylene converter is located at the subsequent stage of the deethane column. There is.
本発明は、前記技術的課題を解決するために、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する方法であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入されて、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含むエチレン分離方法を提供する。
In order to solve the above technical problems, the present invention
A method of separating ethylene from a supply stream containing a C2 stream containing acetylene, ethane, and ethylene and a C3 stream containing propylene.
A supply stream containing the C2 stream and the C3 stream is fed into the first deethane (DeC2) column, with the first C2 stream above the first deethane column and the C3 stream below the first deethane column. And the steps to drain
Comprising the steps of a portion of the first C2 stream was introduced into the second de-Etankaramu to discharge the second C2 stream to the upper discharged on top of the first de-Etankaramu,
A step in which the lower stream of the second de-ethane column flows into the first de-ethane column and acts as a reflux of the first de-ethane column.
A step of supplying the second C2 stream to the first acetylene converter, converting the acetylene contained in the second C2 stream into ethylene, and discharging the first ethylene stream.
The remaining stream of the first C2 stream discharged to the upper part of the first deethane column is supplied to the second acetylene converter, the acetylene contained in the first C2 stream is converted to ethylene, and the second stream is converted to ethylene. Steps to discharge ethylene stream and
Provided is an ethylene separation method including a step of charging the first ethylene stream and the second ethylene stream into an ethylene separation column to obtain ethylene.
一実施形態によると、第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの中間に投入し、第２のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの下段に投入してもよい。 According to one embodiment, the first ethylene stream may be charged in the middle of the ethylene separation column and the second ethylene stream may be charged in the lower stage of the ethylene separation column.
一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合のリフラックス率と同一であってもよい。 According to one embodiment, the reflux rate of the upper stage of the first de-ethane column may be the same as the reflux rate in the absence of the second de-ethane column.
一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。
According to one embodiment, the first C2 stream discharged onto the top of the first deethane column may have an ethylene purity of 65-85% by weight .
一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９重量％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７重量％以上のエチレン純度を有してもよい。
According to one embodiment, the ethylene purity of the second C2 stream discharged from the second deethane column is 96-99% by weight , and after passing through the first acetylene converter, the first ethylene stream is It may have an ethylene purity of 97% by weight or more.
一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。
According to one embodiment, after passing through the second acetylene converter, the second ethylene stream may have an ethylene purity of 65-85% by weight .
一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムは、３０〜１００段の段数を備えてもよい。 According to one embodiment, the second de-ethane column may have 30 to 100 stages.
一実施形態によると、前記エチレン分離カラムは、１５０〜２００段の段数を備え、前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの塔頂から５０〜１１０段目に投入され、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段低い段に投入されてもよい。
According to one embodiment, the ethylene separation column is provided with a number of 150 to 200 stages, the first ethylene stream is introduced from the top of the ethylene separation column 50 to 110 stage, the second ethylene stream may be put into 30 to 100 stages lower had stage than the first ethylene stream.
一実施形態によると、エチレン分離カラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合に比べて減少してもよい。 According to one embodiment, the reflux rate of the upper part of the ethylene separation column may be reduced as compared with the case where the second deethane column is not present.
本発明は、既存の脱エタンカラムの上段に、第２の脱エタンカラムおよびアセチレン変換器を追加することで、エチレン予備分離工程を経るのと同じ効果が得られ、これより得られた９９％以上の高純度を有する第１のエチレンストリームをエチレン分離カラムの中間部に投入することで、単位体積当たりエチレン生産量を増大することができる。本発明は、脱エタンカラムの後段にアセチレンコンバータが位置するすべての設備への適用が可能であることから経済的な方法でエチレン生産量を増大することができる。 In the present invention, by adding a second deethane column and an acetylene converter to the upper stage of the existing deethane column, the same effect as that through the ethylene preliminary separation step can be obtained, and 99% or more obtained from this effect can be obtained. By charging the first ethylene stream having high purity into the intermediate portion of the ethylene separation column, the ethylene production amount per unit volume can be increased. Since the present invention can be applied to all the facilities in which the acetylene converter is located after the de-ethane column, the ethylene production can be increased by an economical method.
本明細書で使用されている「Ｃ＃炭化水素」または「Ｃ＃」（ここで、＃は、正の整数である）は、＃個の炭素原子を有するすべての炭化水素を説明することを意味する。また、用語「Ｃ＃＋炭化水素」または「Ｃ＃＋」は、＃以上の炭素原子を有するすべての炭化水素分子を説明することを意味する。例えば、用語「Ｃ３＋炭化水素」または「Ｃ３＋」は、３以上の炭素原子を有する炭化水素の混合物を説明することを意味する。したがって、用語「Ｃ３＋アルカン」は、３以上の炭素原子を有するアルカンに関するものである。したがって、用語「Ｃ＃マイナス炭化水素」または「Ｃ＃マイナス」は、＃以下の炭素原子を有し、水素を含む炭化水素の混合物を説明することを意味する。例えば、用語「Ｃ２−」または「Ｃ２マイナス」は、エタン、エチレン、アセチレン、メタンおよび水素の混合物に関するものである。 As used herein, "C # hydrocarbon" or "C #" (where # is a positive integer) describes all hydrocarbons with # carbon atoms. means. Also, the term "C ##" or "C ##" means to describe all hydrocarbon molecules having a carbon atom greater than or equal to #. For example, the term "C3 + hydrocarbon" or "C3 +" means to describe a mixture of hydrocarbons having 3 or more carbon atoms. Therefore, the term "C3 + alkane" relates to alkanes having 3 or more carbon atoms. Thus, the term "C # minus hydrocarbon" or "C # minus" means to describe a mixture of hydrocarbons having less than or equal to # carbon atoms and containing hydrogen. For example, the term "C2-" or "C2-minus" relates to a mixture of ethane, ethylene, acetylene, methane and hydrogen.
本発明は、アセチレンコンバータを脱エタンカラム（ＤｅＣ２）の後段に備え、脱エタンカラムの上段に第２の脱エタンカラム（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２）およびアセチレンコンバータをさらに配置することで、Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｏｒ効果によりエチレン生産量を増大することができるエチレン分離工程を提供する。 The present invention provides an acetylene converter in the subsequent stage of the de-ethane column (DeC2), and further arranges a second de-ethane column (Advanced DeC2) and an acetylene converter in the upper stage of the de-ethane column, thereby increasing the ethylene production amount by the Prefractionator effect. Provided is an ethylene separation step capable of providing.
本発明によるエチレン分離方法は、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する方法であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入されて、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含む。
The ethylene separation method according to the present invention
A method of separating ethylene from a supply stream containing a C2 stream containing acetylene, ethane, and ethylene and a C3 stream containing propylene.
A supply stream containing the C2 stream and the C3 stream is fed into the first deethane (DeC2) column, with the first C2 stream above the first deethane column and the C3 stream below the first deethane column. And the steps to drain
Comprising the steps of a portion of the first C2 stream was introduced into the second de-Etankaramu to discharge the second C2 stream to the upper discharged on top of the first de-Etankaramu,
A step in which the lower stream of the second de-ethane column flows into the first de-ethane column and acts as a reflux of the first de-ethane column.
A step of supplying the second C2 stream to the first acetylene converter, converting the acetylene contained in the second C2 stream into ethylene, and discharging the first ethylene stream.
The remaining stream of the first C2 stream discharged to the upper part of the first deethane column is supplied to the second acetylene converter, the acetylene contained in the first C2 stream is converted to ethylene, and the second stream is converted to ethylene. Steps to discharge ethylene stream and
It includes a step of charging the first ethylene stream and the second ethylene stream into an ethylene separation column to obtain ethylene.
本発明は、第１の脱エタンカラムの後段にさらに第２の脱エタンカラムを備えることで、高純度のエチレンストリームを形成することができ、高純度のエチレンストリームが、エチレン分離カラムの中間部に投入されることで、エチレンの生産量がより向上することができる。すなわち、さらに備えられた第２の脱エタンカラムによる脱エタン工程が、エチレンストリームの予備分離（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）ステップとして作用することで、既存のエチレン分離工程に比べ、単位体積当たり生産量が増大され得る。 In the present invention, a high-purity ethylene stream can be formed by further providing a second de-ethane column after the first de-ethane column, and the high-purity ethylene stream is charged into the intermediate portion of the ethylene separation column. By doing so, the production amount of ethylene can be further improved. That is, the deethane step by the second deethane column provided further acts as a Prefraction step of the ethylene stream, so that the production amount per unit volume can be increased as compared with the existing ethylene separation step.
一実施形態によると、第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの中間に投入し、第２のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの下段に投入してもよい。 According to one embodiment, the first ethylene stream may be charged in the middle of the ethylene separation column and the second ethylene stream may be charged in the lower stage of the ethylene separation column.
一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合のリフラックス率と同一であってもよい。 According to one embodiment, the reflux rate of the upper stage of the first de-ethane column may be the same as the reflux rate in the absence of the second de-ethane column.
一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５重量％、好ましくは８０〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。
According to one embodiment, the first C2 stream discharged onto the top of the first de-ethane column may have an ethylene purity of 65-85% by weight , preferably 80-85% by weight .
一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９重量％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７重量％以上のエチレン純度を有してもよい。すなわち、第１のＣ２ストリームよりも第２のＣ２ストリームのエチレン純度がはるかに高い。
According to one embodiment, the ethylene purity of the second C2 stream discharged from the second deethane column is 96-99% by weight , and after passing through the first acetylene converter, the first ethylene stream is It may have an ethylene purity of 97% by weight or more. That is, the ethylene purity of the second C2 stream is much higher than that of the first C2 stream.
一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。 According to one embodiment, after passing through the second acetylene converter, the second ethylene stream may have an ethylene purity of 65-85% by weight .
一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムは、３０〜１００段、好ましくは３０〜８０段、より好ましくは３０〜６０段の段数を備えてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。 According to one embodiment, the second de-ethane column may have 30 to 100 stages, preferably 30 to 80 stages, and more preferably 30 to 60 stages. When supplied in the above number of stages, the efficiency of the high purity first ethylene stream can be maximized.
一実施形態によると、前記エチレン分離カラムは、１５０〜２００段の段数を備え、前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの塔頂から５０〜１１０段目、好ましくは８０〜１１０段目、より好ましくは、９０〜１０５段目に投入されてもよく、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段低い段に投入されてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。
According to one embodiment, the ethylene separation column is provided with a number of 150 to 200 stages, the first ethylene stream, 50-110 stage from the top of the ethylene separation column, preferably 80-110 stage, more preferably, may be put into 90-105 stage second ethylene stream may be introduced into 30 to 100 stages lower had stage than the first ethylene stream. When supplied in the above number of stages, the efficiency of the high purity first ethylene stream can be maximized.
一実施形態によると、エチレン分離カラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合に比べて減少することができ、これにより、単位体積当たりエチレン生産率が向上することができる。 According to one embodiment, the reflux rate of the upper stage of the ethylene separation column can be reduced as compared with the case where the second deethane column is not present, whereby the ethylene production rate per unit volume can be improved. ..
アセチレンコンバータは、Ｃ２ストリームに含まれたアセチレンを水素と接触させてアセチレンをエチレンに転換し、エチレンストリームがアセチレン希薄ストリームまたは最初からアセチレンがないストリームを形成する。 The acetylene converter contacts acetylene contained in the C2 stream with hydrogen to convert acetylene to ethylene, and the ethylene stream forms an acetylene-diluted stream or a stream without acetylene from the beginning.
一実施形態によると、前記供給ストリームは、脱プロパンカラム、脱メタンカラム、脱ブタンカラム、脱メタンカラムストリッパから得られた生成物のストリーム、分解炉流出物、触媒反応器流出物またはこれらを組み合わせたものであってもよい。 According to one embodiment, the feed stream is a stream of products obtained from a depropane column, a demethane column, a debutane column, a demethane column stripper, a cracker effluent, a catalytic reactor effluent, or a combination thereof. It may be a thing.
前記第１の脱エタンカラム、第２の脱エタンカラムおよびエチレン分離カラムには、凝縮器が備えられてもよく、前記凝縮器は、分離されたエチレンストリームを凝縮し集めることができる。 The first deethane column, the second deethane column and the ethylene separation column may be provided with a condenser, which can condense and collect the separated ethylene streams.
本明細書において使用されたエチレン分離カラムは、「整流器」を含み、これは、複数個のトレイを含む分別蒸留領域を意味するものであり、この領域は、供給ストリームからの蒸気がエタンに存在する比較的希薄な液体と接触し、上部のエチレンストリームは、エタンが希薄となり、供給トレイから集まった液体からエチレンのリボイリングまたはストリッピングを提供しない。前記エチレン分離カラムの下部には、比較的エチレンの純度が低い第２のエチレンストリームが供給され、必要に応じて、熱交換器で加熱または冷却されて供給されてもよい。 The ethylene separation column used herein includes a "rectifier", which means a fractional distillation region containing multiple trays, in which vapor from the feed stream is present in ethane. In contact with a relatively dilute liquid, the upper ethylene stream dilutes ethane and does not provide ethylene revoiling or stripping from the liquid collected from the feed tray. A second ethylene stream having a relatively low purity of ethylene is supplied to the lower part of the ethylene separation column, and may be supplied by being heated or cooled by a heat exchanger, if necessary.
また、本発明は、アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離するエチレン分離システムを提供する。 The present invention also provides an ethylene separation system that separates ethylene from a supply stream containing a C2 stream containing acetylene, ethane, and ethylene and a C3 stream containing propylene.
本発明によるエチレン分離システムは、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが投入され、上部にＣ２ストリーム、下部にＣ３ストリームを排出する第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に備えられ、第１の脱エタンカラムから排出された第１のＣ２ストリームの一部からエタンをさらに除去する第２の脱エタンカラム（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２）と、
前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、アセチレンを除去する第１のアセチレンコンバータと、
前記第２の脱エタンカラムに投入される第１のＣ２ストリーム以外の残りの第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、アセチレンを除去する第２のアセチレンコンバータと、
前記第１のエチレンストリームおよび第２のエチレンストリームが投入され、エチレンを分離するエチレン分離カラムとを備える。
The ethylene separation system according to the present invention
A first deethane (DeC2) column in which a supply stream containing a C2 stream and a C3 stream is input and discharges a C2 stream at the upper part and a C3 stream at the lower part,
A second deethane column (Advanced DeC2), which is provided on the upper part of the first deethane column and further removes ethane from a part of the first C2 stream discharged from the first deethane column,
A first acetylene converter that converts acetylene contained in the second C2 stream discharged from the second deethane column into ethylene and removes acetylene,
A second acetylene converter that converts acetylene contained in the remaining first C2 stream other than the first C2 stream charged into the second deethane column into ethylene to remove acetylene, and a second acetylene converter.
The first ethylene stream and the second ethylene stream are charged and provided with an ethylene separation column for separating ethylene.
一実施形態によると、前記第１のアセチレンコンバータから排出された高純度の第１のエチレンストリームは、前記エチレン分離カラムの中間部に投入されてもよい。 According to one embodiment, the high-purity first ethylene stream discharged from the first acetylene converter may be charged into the intermediate portion of the ethylene separation column.
一実施形態によると、前記第２のアセチレンコンバータから排出された低純度の第２のエチレンストリームは、前記エチレン分離カラムの下段部に投入されてもよい。第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段低い段に投入されてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。
According to one embodiment, the low-purity second ethylene stream discharged from the second acetylene converter may be charged into the lower part of the ethylene separation column. The second ethylene stream may be introduced into 30 to 100 stages lower had stage than the first ethylene stream. When supplied in the above number of stages, the efficiency of the high purity first ethylene stream can be maximized.
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施するように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相違する形態に実現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail so as to be easily carried out by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. However, the present invention may be realized in various different forms and is not limited to the examples described herein.
以下の略称および記号が意味することは次のとおりである。 The following abbreviations and symbols mean:
ＤＡ４０１：第１の脱エタンカラム
ＤＡ４１２／１４１２：エチレン分離カラム
ＤＡ４０３：脱メタンカラム
DA401: First de-ethane column DA412 / 1412: Ethylene separation column DA403: Demethane column
＜比較例１および実施例１＞
図３および図４は、それぞれ従来のＤｅＣ２工程（比較例）と本発明によるＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２工程（実施例）を示す。各図のストリームに示されている４個の数字は、上から下の順に、温度（℃）、圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）、流量（ｋｇ／ｈr）、気体分率を示し、工程運転の条件は、次のとおりである。
<Comparative Example 1 and Example 1>
3 and 4 show a conventional DeC2 step (comparative example) and an advanced DeC2 step (example) according to the present invention, respectively. The four numbers shown in the stream in each figure indicate the temperature (° C.), pressure (kg / cm2G), flow rate (kg / hr), and gas fraction in order from top to bottom, and are the conditions for process operation. Is as follows.
供給物（Ｆｅｅｄ）の性状：１００％気体
第１の脱エタンカラムの段数：８１段
第２の脱エタンカラムの段数：５０段（実施例のみ）
エチレン分離カラムの段数：２１５段（ＤＡ１４１２ １００段／ＤＡ４１２ １１５段）
第１のエチレンストリーム純度および供給段数：９９重量％、塔頂から１００段目（実施例のみ）
第２のエチレンストリーム純度および供給段数：
− 比較例８２重量％、塔頂から１５１段目
− 実施例８０重量％、塔頂から１５１段目
Properties of feed (Feed): 100% gas Number of stages of the first de-ethane column: 81 stages Number of stages of the second de-ethane column: 50 stages (Example only)
Number of ethylene separation column stages: 215 stages (DA1412 100 stages / DA412 115 stages)
The first ethylene stream purity and supply stages: 99 wt%, 100 stage from the tower top (Example only)
Second ethylene stream purity and number of supply stages:
- Comparative Example 82 wt%, 151 stage from the tower top - Example 80% by weight, 151 stage from the tower top
比較例および実施例による工程の生産量、リフラックス、凝縮器およびリボイラ負荷、エチレン分離カラムのＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄを比較した。 The production volume of the steps according to the comparative examples and the examples, the reflux, the condenser and the reboiler load, and the liquid load of the ethylene separation column were compared.
前記表１に示されているように、第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含む場合、Ｌｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄの減少効果が最も目立ち、これは、図５でより詳細に示している。本発明による工程は、塔頂から１０段目以下から１００段目までの区間のＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄが２１．５ｔｏｎ／ｈｒ減少しており、１０１段以下でのＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄも２５．２ｔｏｎ／ｈｒ減少し、エチレン６ｔｏｎ／ｈｒを追加生産することができるようになった。本発明による工程は、リフラックス率（ＲＲ、またはＲｅｆｌｕｘ Ｒａｔｉｏとも記す。）が３．５９７から３．１１４に減少している。
As shown in Table 1 above, when the preliminary separation step by the second deethane column is included, the effect of reducing Liquid Load is most noticeable, which is shown in more detail in FIG. Process according to the present invention is Liquid Load the section from below 10 stage from the tower top to 100 stage decreases 21.5ton / hr, is also reduced 25.2ton / hr Liquid Load at 101 stages or less, It has become possible to additionally produce 6 tons / hr of ethylene. In the process according to the present invention, the reflux ratio (also referred to as RR , or Reflux Ratio ) is reduced from 3.597 to 3.114 .
また、本発明による工程は、リフラックス（Ｒｅｆｌｕｘ）が総１８．４ｔｏｎ／ｈｒ減少、Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｄｕｔｙが総１．９Ｇｃａｌ/ｈｒ減少、Ｒｅｂｏｉｌｅｒ ｄｕｔｙが総２．０２Ｇｃａｌ／ｈｒ減少して第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含むことで、分離工程に必要なエネルギーが減少したことを確認した。
Further, in the process according to the present invention, the reflux ( Reflux ) is reduced by a total of 18.4 tons / hr, the Condenser duty is reduced by a total of 1.9 Gcal / hr, and the Reboiler duty is reduced by a total of 2.02 Gcal / hr. It was confirmed that the energy required for the separation process was reduced by including the preliminary separation process.
＜実施例２：供給流量によるエチレン純度＞
図６に図示されている運転条件で第２の脱エタンカラムを運転したときに、第２の脱エタンカラムの流量によるエチレンの純度を図７に示した。
<Example 2: Ethylene purity by supply flow rate>
FIG. 7 shows the purity of ethylene by the flow rate of the second de-ethane column when the second de-ethane column was operated under the operating conditions shown in FIG.
本工程は、アセチレンコンバータを通過する前のエチレン純度であるため、ストリームにアセチレンが存在している。これにより、エチレンの純度が９８．９重量％水準の限界を示し、約１７ｔｏｎ／ｈエチレンを取り出すまで組成の変化が現れていないことが分かる。
Since this step has ethylene purity before passing through the acetylene converter, acetylene is present in the stream. From this, it can be seen that the purity of ethylene shows a limit of 98.9% by weight level, and the composition does not change until about 17 ton / h ethylene is taken out.
＜実施例３：高純度のエチレンストリームの投入量によるリフラックスおよびリフラックス率＞
本発明により第２の脱エタンカラムによる予備分離工程（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）を経る場合、約９９重量％のエチレンストリームを得ることができることを先に確認した。そのため、９９重量％のエチレンストリームの投入量によるエチレン分離カラムのリフラックスおよびリフラックス率の変化を測定した。
<Example 3: Reflux and reflux rate depending on the amount of high-purity ethylene stream input>
It was previously confirmed that an ethylene stream of about 99% by weight can be obtained when undergoing a preliminary separation step (Prefractionation) using a second de-ethane column according to the present invention. Therefore, changes in the reflux and reflux rate of the ethylene separation column with the input amount of 99% by weight ethylene stream were measured.
図８に図示されているように、ＤＡ４０２（エチレン分離カラム）の塔頂から４０段目に９９％のエチレンストリームを直接供給しており、エチレンストリームの投入量を変化させながらＲｅｆｌｕｘおよびＲＲ（Ｒｅｆｌｕｘ Ｒａｔｉｏ）の変化を測定した。その結果は、図９および表２のとおりである。
As shown in Figure 8, DA402 40 stage from the top of (ethylene separation column) is fed directly 99% of the ethylene stream, while changing the input of the ethylene stream Reflux and RR (Reflux to measure the change in the R atio). The results are shown in FIG. 9 and Table 2.
前記結果によると、高純度のエチレンストリームの投入量が増加するに伴い、Ｒｅｆｌｕｘは増加し、ＲＲは減少することが示されている。これは、リフラックスは投入量に比例して増加し、ＲＲはＬ／Ｄとしてリフラックス／生成物の量で示すことができるが、リフラックスの増加によって生成物の量も増加し、リフラックスの増加幅に比べて生成物の量の増加幅がより高く示されるため、ＲＲは、エチレンの投入量が増加するにつれて減少する様相を示した。 According to the above results, it is shown that the Reflux increases and the RR decreases as the input amount of the high-purity ethylene stream increases. This is because reflux increases in proportion to the input amount and RR can be indicated by the amount of reflux / product as L / D, but the amount of product also increases as the reflux increases, and reflux The RR showed an appearance of decreasing as the ethylene input increased, as the increase in the amount of product was shown to be higher than the increase in the amount of ethylene.
＜実施例４：エチレン分離カラムの投入段数による効果＞
第１のアセチレンコンバータを通過した後の第１のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入するステップで投入段数による効果を確認した。図１０には、投入段数によるリフラックスを示した。
<Example 4: Effect of the number of input stages of the ethylene separation column>
The effect of the number of charging stages was confirmed in the step of charging the first ethylene stream into the ethylene separation column after passing through the first acetylene converter. Figure 10 showed Rifurakku scan on charge number.
アセチレンコンバータを通過する前のエチレンストリームの組成は、９８．９重量％であり、アセチレンコンバータを通過した第１のエチレンストリームの予想組成は、９９．４重量％であり、アセチレンコンバータの反応に応じて９９．０〜９９．７重量％の間で決定され得る。
The composition of the ethylene stream before passing through the acetylene converter is 98.9% by weight , and the expected composition of the first ethylene stream passing through the acetylene converter is 99.4% by weight , depending on the reaction of the acetylene converter. It can be determined between 99.0 and 99.7% by weight .
図１０のグラフを参照すると、エチレンストリームの組成が９９．４重量％より高くなり得る可能性とリフラックスの変化様相を考慮すると、投入段数が塔頂から８０〜１００段目で最も高い予備分離効果を示すことができる。８０段目よりも高い段数に投入する場合、上段で９９．９６重量％で生産しなければならないエチレン製品の純度に悪い影響を及ぼすことがあり、１００段目よりも低い段数に投入する場合、塔底からエチレンが漏れる可能性が大きくなるため、両方の場合、いずれも結果としてリフラックスの増加および生産量の減少、エネルギー効率の低下につながり得る。
Referring to the graph of FIG. 10, when the composition of the ethylene stream is considering changing aspects of possibilities and reflux to obtain higher than 99.4% by weight, turned stages the highest pre-separation at 80 to 100 stage from the tower top The effect can be shown. When you put a higher number of stages than 80 stage, it may negatively affect the purity of the ethylene product that must be produced in 99.96 wt% in the upper, to put into a lower number than the 100 stage, In both cases, the likelihood of ethylene leaking from the bottom of the tower increases, which can result in increased reflux, reduced production and reduced energy efficiency.
以上、本発明の内容の特定の部分について詳細に記述したが、当業界において通常の知識を有する者にとって、かかる具体的技術は単に好ましい実施様態であるだけであって、これによって本発明の範囲が制限されるものではないことは明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とそれらの等価物によって定義されるといえる。 Although the specific part of the content of the present invention has been described in detail above, such a specific technique is merely a preferred embodiment for a person having ordinary knowledge in the art, and thus the scope of the present invention. It is clear that is not limited. Therefore, it can be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (6)
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入され、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含み、
前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの塔頂から８０〜１００段目に投入され、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段低い段に投入される、エチレン分離方法。 A method of separating ethylene from a supply stream containing a C2 stream containing acetylene, ethane, and ethylene and a C3 stream containing propylene.
A supply stream containing the C2 stream and the C3 stream is fed into the first deethane (DeC2) column, with the first C2 stream above the first deethane column and the C3 stream below the first deethane column. And the steps to drain
A step of charging a part of the first C2 stream discharged to the upper part of the first de-ethane column into the second de-ethane column and discharging the second C2 stream to the upper part.
The lower stream of the second de-ethane column flows into the first de-ethane column and acts as a reflux of the first de-ethane column.
A step of supplying the second C2 stream to the first acetylene converter, converting the acetylene contained in the second C2 stream into ethylene, and discharging the first ethylene stream.
The remaining stream of the first C2 stream discharged to the upper part of the first deethane column is supplied to the second acetylene converter, the acetylene contained in the first C2 stream is converted to ethylene, and the second stream is converted to ethylene. Steps to discharge ethylene stream and
Said first ethylene stream and a second ethylene stream was charged into ethylene separation column, seen including a step of obtaining ethylene,
The first ethylene stream is charged to the 80th to 100th stage from the top of the ethylene separation column, and the second ethylene stream is charged to the stage 30 to 100 stages lower than the first ethylene stream. Separation method.
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